GBAS技術(shù)特征及在民航的運用分析

楊立釩

（民航華東空管局設(shè)備維修中心，上海 200335）

0 引言

GBAS是地基增強系統(tǒng)的縮寫，作為一種衛(wèi)星導航系統(tǒng)來說，其屬于一種GNSS的增強技術(shù)，具有較為典型的意義。GNSS是在民航運行中，一種較為主要的導航手段，在現(xiàn)階段已經(jīng)實現(xiàn)了快速的發(fā)展和廣泛的應用。而地基增強系統(tǒng)技術(shù)則是一種增強技術(shù)，是作為衛(wèi)星導航技術(shù)應用的主要支撐[1]。

1 GBAS技術(shù)特征及應用優(yōu)勢

1.1 GBAS的構(gòu)成

GBAS屬于一種本地差分衛(wèi)星導航系統(tǒng)，能夠適用于航空飛行器，來進行精密進近，比如說對地面的移動目標進行監(jiān)視。GBAS技術(shù)運行的原理，是在衛(wèi)星測距信號的基礎(chǔ)上，對其偽距校正值進行推算。并且能夠在一系列的監(jiān)測算法之下，進行較為完整的系統(tǒng)性的信息的獲取，并且能夠?qū)ζ浯虬鼈魉?，最后讓空中的機載子系統(tǒng)進行接收，整個過程的信息傳遞是通過數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的。而且衛(wèi)星測距信號也是通過地面上的參考性數(shù)據(jù)，對其通過實現(xiàn)較為精確的測量而得到的。在機載子系統(tǒng)接收到信息數(shù)據(jù)以后，其處理器就會根據(jù)校正數(shù)據(jù)，進行校正偽距的推算，并且能夠在此基礎(chǔ)上[2]。獲得較為精準的地理位置和導航方案的相關(guān)信息。

GBAS對于測距信號的形成，是靠GNSS所提供的定位信息，對其進行融會處理而得到的。GBAS地面站一般來說由幾部分組成。對于地面數(shù)據(jù)處理設(shè)備來說，能夠利用數(shù)據(jù)接收到的測量值，對其進行整合，進而形成對于可見衛(wèi)星的校正值。衛(wèi)星導航系統(tǒng)及其自身的信息，是利用對于信號的異常情況的實時監(jiān)測而形成的。最終進近路徑的生成，是相應的航空器在導航過程中，所形成的空中幾何路徑，然后再將相關(guān)信息傳送給機載用戶。對于地基增強系統(tǒng)的低空數(shù)據(jù)鏈來說，其利用一定的調(diào)制方式，將所發(fā)出的信號進行重新定義，變?yōu)閮煞N信號的組合，而對于地基增強系統(tǒng)的設(shè)備來說，多模式的接收機是其中的關(guān)鍵部分，能夠進行對GBAS以及GNSS信號的同時接收，并且能夠進行解碼工作。通過飛行管理系統(tǒng)，來對其進行相應的處理，得到衛(wèi)星的偽距，并且能夠?qū)τ谙嚓P(guān)的信息數(shù)據(jù)，進行有效地提取，比如說修正值、完好性等等，之后能夠?qū)崿F(xiàn)航跡和信息的輸出。

1.2 GBAS技術(shù)特點

由于在軌衛(wèi)星在數(shù)量上，具有一定的限制，而且衛(wèi)星還會一定幾率發(fā)生故障，因此受到這二者的影響，GPS衛(wèi)星星座在精密導航上，難以滿足其對于可用性的需求。而且，由于GPS的分布都處于地面上，其具有較大的垂直精度因子，在以上情況的影響之下，就要對區(qū)域GPS系統(tǒng)的信號源進一步增強，能夠讓導航在應用的過程中，進一步提高實用性[3]。地基增強系統(tǒng)就是通過在地面上，進行一定數(shù)量的信號發(fā)射源的設(shè)置，使其具有近似于GPS衛(wèi)星的作用，又把它叫做偽衛(wèi)星。對于偽衛(wèi)星來說，由于是在地面設(shè)立的，而且能夠在定位過程中，通過較為準確地測量，這樣也就能夠讓用戶的定位幾何，具有很大幅度的變動，尤其是對于垂直狀態(tài)來說，導致相關(guān)的指標明顯下降。這也就提高了觀測衛(wèi)星的個數(shù)，進一步增強了系統(tǒng)的幾何性能，同時能夠有效強化區(qū)域差分GPS的可應用性。

利用差分定位，能夠切實地增強衛(wèi)星導航的精確度，并且在此之上，添加了各種完好性的檢測算法，能夠進一步使得所得到的指標，更加具有可用性、連續(xù)性和完好性。這也就讓機場航空領(lǐng)域這一范圍之內(nèi)，所設(shè)置的航空器能夠達到更高的精密度，來開展更高水準的各項服務。

地基增強系統(tǒng)的著陸系統(tǒng)的設(shè)備，是能夠與其他系統(tǒng)互相連通，并且在此基礎(chǔ)上，通過對于地基增強系統(tǒng)所實現(xiàn)的增強性的定位信息的建立，提供著陸以及精密進近的功能。利用著陸系統(tǒng)所提供的相關(guān)功能，在當前已經(jīng)能夠通過運行認證。

1.3 GBAS技術(shù)的應用優(yōu)勢

首先，地基增強系統(tǒng)能夠獲取具有更高的準確性和精密度的定位信息，從而提高機場精密進近的精度，并且還能夠進一步的優(yōu)化導航性能服務，使得在一些較為復雜的地理環(huán)境中，可以讓飛機所使用的進近方式，具有更高的靈活性。這樣不僅能夠有效地減少噪音，還能在一些極端天氣和惡劣地形的影響之下，為飛機提供更為穩(wěn)定的運行和相應的服務，實現(xiàn)飛行程序的進一步升級，能夠進一步的提高運行效率。

其次，地基增強系統(tǒng)也能夠?qū)C場進行著陸引導時，減少相關(guān)設(shè)備成本的消耗，并且能夠在機場的導航引導信息基礎(chǔ)上，實現(xiàn)多跑道覆蓋。對于每一個機場群來說，一套地基增強系統(tǒng)就能夠滿足基礎(chǔ)性的需要，所設(shè)置的設(shè)備也較為簡潔，因此也降低了相關(guān)的成本[4]。并且相比較之前的系統(tǒng)而言，也使得在建設(shè)過程中，工程量較小，而且具有較低的資金投入，有助于后期的運營和維護。

最后，地基增強系統(tǒng)在航行過程中的應用，能夠進一步的讓飛機之間的間距變得更小，從而能夠擴大機場的容量，而且還能讓飛機在航行的階段，對其提供全天候的地面監(jiān)測以及引導服務，進一步的使得機場的運行效率，達到一個更高的水平。

2 GBAS技術(shù)在中國民航中的發(fā)展狀況和應用

2.1 GBAS技術(shù)在我國的發(fā)展狀況

現(xiàn)階段，在我國相關(guān)航空部門的組織和領(lǐng)導下，以相應的科技計劃為支撐，通過各種科研院校和單位，對于地基增強技術(shù)進行了高度的研究。滿足未來航行對于高精度、可用性以及完好性的引導需求，能夠讓飛機在一些較為特殊的地形和空中環(huán)境中，依靠高精密度的著陸引導，在此技術(shù)之下，為其提供技術(shù)性的保障和支撐。GBAS著陸系統(tǒng)已經(jīng)在我國多地開展了試飛實驗，并且所實現(xiàn)的效果非常理想。我國高度重視航空技術(shù)應用的研究和發(fā)展，因此在各種技術(shù)政策的出臺和保障之下，科研單位也正在加緊研究，重點關(guān)注于我國北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的著陸系統(tǒng)的研發(fā)，讓該項技術(shù)在民用航空范圍內(nèi)，得到廣泛的推廣和應用[5]。

2.2 GBAS技術(shù)在中國民航的應用

GBAS技術(shù)屬于一種新型的導航技術(shù)，主要應用于進近以及著陸領(lǐng)域。該項技術(shù)的應用，關(guān)乎到飛機的行駛過程中的安全性。在現(xiàn)階段中國民航的應用中，依然存在著一定的問題，有待解決。

首先，我國對于地基增強系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)定和應用的標準尚且不足，有待進一步完善。GBAS技術(shù)屬于一種新型的運行模式，也需要有與其相對應的技術(shù)標準，來作為保障和依據(jù)。在國際上民航組織對于該項技術(shù)，已經(jīng)有了較為全面的標準界定和明確。但是對于我國而言，在相關(guān)的一些標準上，與國際航空還具有明顯的差距，不完善的地基增強系統(tǒng)標準會對于該項技術(shù)的推廣和應用，造成阻礙和影響，因此該問題需要盡快解決。

其次，在我國所開展的電離層分析工作，還處于初期階段，該項工作也會影響到地基增強系統(tǒng)應用的完好性，會使得衛(wèi)星信號發(fā)生變異，或者是出現(xiàn)信號的延遲等問題。美國對于這方面的研究走在世界的前沿，但是其所提出的研究模型也難以適應中國現(xiàn)狀，因此也無法照搬沿用。對于我國很多南方地區(qū)而言，其特殊的地理區(qū)域特點，都使得電離層具有較為復雜的情況，研究起來具有較大的難度系數(shù)。所以在開展電離層監(jiān)測時，要率先選擇低緯度地區(qū)，通過確立區(qū)域范圍內(nèi)的電離層模型，來不斷地為地基增強系統(tǒng)的應用，提供一定的支撐和保障。

最后，還要繼續(xù)推進地基增強系統(tǒng)中北斗的應用。對于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)來說，屬于我國自主設(shè)立并運行的導航系統(tǒng)，其安全系數(shù)較高，也更為可靠。而且，北斗具有較為完善的通信功能，已經(jīng)得到了廣泛應用。其在導航的精度上來說，也完全不亞于GPS。但是現(xiàn)階段，北斗還沒有正式的被收入國際民航組織所設(shè)立的標準之內(nèi)，而且所運行需要的大型設(shè)備都來自國外，沒有與其對應的機載設(shè)備，所以其相關(guān)的應用工作，還需要在我國繼續(xù)推進。

2.3 GBAS技術(shù)政策基礎(chǔ)

我國在未來的發(fā)展過程中，計劃在20年的時間當中，逐步將路基導航系統(tǒng)，發(fā)展成星基導航系統(tǒng)，以此實現(xiàn)技術(shù)上的飛躍。在這樣的發(fā)展過程中，需要逐漸的從原本GPS基礎(chǔ)上的地基增強系統(tǒng)，積極的發(fā)展成基于GNSS和GBAS地面設(shè)施下的技術(shù)方式。以此，就可以有效的推動我國未來航空航天技術(shù)的發(fā)展以及進步。在未來發(fā)展過程中，我國需要著重自主研發(fā)的一些航天航空技術(shù)的應用，以此保障為我國各行各業(yè)，能夠提供真正安全可靠的航天技術(shù)，讓我國的民航發(fā)展，不再受限于外國一些技術(shù)的限制，可以順應科學技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)造出更加的社會效益和經(jīng)濟效益。同時，在技術(shù)的研發(fā)方面，還需要積極吸取一些外國的先進技術(shù)，充分的提升技術(shù)的合理性、適用性。

3 結(jié)語

綜上所述，在本文的分析過程中，主要從GBAS技術(shù)特征著手，之后便明確出在民航的的設(shè)計運用。在未來的發(fā)展過程中，其GBAS技術(shù)對于我國的民航發(fā)展有著重要的作用，可以推動我國民航在安全性以及運輸效率上的巨大提升。同時，為了保障該技術(shù)的實用性，還需要相關(guān)人員進一步的進行技術(shù)方面的研究。